转 ZYNQ "HELLO,WORLD!"背后的故事

kenson

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) A! B7 M& K6 T之前看到一篇比较好的博文，转载了。
) T# C* N0 i5 s* z/ n我等电子爱好者拿到一块开发板当然首先就是让他输出HELLO,WORLD的啦。ZYNQ作为XILINX推出的最新的ALL PROGRAMME平台自然也无法逃离此等“厄运”。  
      让ZYNQ输出"HELLO,WORLD"非常简单，ZEDBOARD.ORG网站上已有ZedBoard_CTT_v14.1文档，大家按照文档中的步骤就能通过串行接口看到输出了。如果不太明白也可以到BAIDU上搜索ZEDBOARD,很多前辈已经把输出"HELLO,WORLD"的步骤图文并茂的一步一步给出了。图1就是main函数的截图，可以看到该函数非常的简单，首先初始化 平台，然后利用“重定向把printf”函数的输出定位到串口上。
9 C& S3 I7 O9 R3 ~
注意到代码中把init_platform和cleanup_platform函数已经被注释掉了，难道只有
5 m: j; H0 @, b  R" C4 `- x' H9 @  i' \4 l一个printf就能输出吗？当然，查看Init_platform（）和cleanup_platform（）源码我们会发现其实这两个函数和串口输出并没有任何关系，这两个函数的作用就是打开系统的CACHE和关闭系统CACHE（Init_platform函数中包含有init_uart函数，但仔细观察发现只有在系统中定义了STDOUT_IS_16550宏，init_uart函数中的语句才起作用，否则该函数就是一个空函数。而在本例子中我们是并没有用到STDOUT，所以根本没有定义 STDOUT_IS_16550宏 ）。
     看到这个估计很多人都有个疑问：串口在使用之前不是应该初始化的吗？至少要设置一下波特率啥的吧？看代码中，似乎没有对ZYNQ的串口进行初始化就使用了，难道ZYNQ太先进了不用初始化？
! D: l+ _$ v; F1 ~* W     在讨论这个问题之前让我们先来看看ZYNQ的结构以及ARM的启动过程。ZYNQ中包含有2个ARM CORTEX-A9的核（PS）和PL逻辑单元。ZYNQ支持多种启动模块，总的来说包括安全和不安全的两种引导方式。引导主要是通过PS部分来完成。对于安全引导来说，PL部分必须启动以便使用其中的安全模块，通过这些模块可以完成256位AES和SHA授权。在系统复位后，系统将会检测模式引脚上的电平状态，以此来决定从哪个设备（NOR,NAND,QUAD-SPI或JTAG）来引导系统。当然，JTAG方式只能工作在不安全引导方式下，通常该模式是用来调试系统的。在决定从哪个设备引导系统后，其中一个ARM A9的核开始执行片外ROM中的代码并拷贝第一阶段BOOT LOADER(FSBL)到OCM中。拷贝完成后，处理器开始执行FSBL，系统开始对PS部分进行初始化并可以开始配置PL模块（当然，你也可以不配置PL模块）。通常，在FSBL中需要包含对第二阶段代码（SSBL）的载入（如UBOOT）。SSBL继续对处理器进行配置直到系统完全完成初始化。
     既然在执行MAIN函数之前还有这么多步骤，那么这些代码到底写在哪里呢？打开工程目录下的SDKSDK_Exporthello_world_bsp_0ps7_cortexa9_0libsrcstandalone_v3_05_a路径下的SRC文件夹，里面有asm_vectors.S
" F5 `, w: k( n1 M3 z, @0 F0 h# `boot.S
, _: P1 W+ C! b# `# h1 h6 w% bcpu_init.S
2 a: h$ h. P# Ctranslation_table.s
xil-crt0.S等5个文件，它们都是.s结尾的汇编文件，根据以往的经验，这些都应该是最底层的，系统启动后首先执行的文件。我们知道ARM启动都是从0x00地址开始的，而在这个地址上放的应该是中断向量表，根据这个线索，我们首先查看asm_vectors.S文件，文件的最开头如图2所示：

5 X0 j4 A9 ~# I) u0 k- {( |. a
这里就是中断向量表，ZYNQ启动后所运行的第一句话就是B  _boot，这是一个跳转语句，直接跳转到boot.s文件中的  _boot  标号处开始执行后面的语句，由于后面的代码比较长，在此就不赘述了。boot.s中的代码主要完成MMU、CACHE的初始化以及ARM各种模式下栈基地址的配置，最后通过
3 e* h3 Z9 H0 b8 y5 ab _start
( C+ S- g3 C9 Z: q( ~# e1 V 语句跳转到_start标号中继续执行。_start标号在xil-crt0.S文件中被实现，代码如下：

0 L5 J# E5 v7 Y: w1 Z0 k& Z_start:
  Q6 I) T7 N3 Ubl      __cpu_init r0, #0

/* clear sbss */
! F& K2 ^' [  r% r5 ^1 o' e4 Pldr  /* calculate beginning of the SBSS */
ldr /* calculate end of the SBSS */

.Lloop_sbss:
- m/ H1 u. k' b  Q, n6 z0 _cmp .Lenclsbss r0, [r1], #4
b r1,.Lbss_start r2,.Lbss_end r1,r2
bge /* If no BSS, no clearing required */
+ D2 l/ K2 H$ v9 [8 \# p$ V8 N' Sstr .Lloop_bss
+ a7 V: x/ i, u0 W$ ^3 [: V) w  L5 a8 R
, S9 n& @1 {: o( w8 H.Lenclbss:

/* set stack pointer */
ldr /* stack address */

+ ~: q4 U* W+ }5 R/* Initialize STDOUT to 115200bps */
4 ^. X. X& C9 \) W% ^# |$ E" nldr Init_Uart
#ifdef PROFILING _profile_init
* \; x# i9 L5 m7 {; d#endif /* PROFILING */

3 [# y* _# h4 g5 U5 Q# V4 X
/* Initialize the SMC interfaces for NOR and SRAM */
3 L6 l, a8 u1 L8 F6 z#ifndef USE_AMP
1 T' i  _0 n: m. ^bl XSmc_SramInit
#endif

( p( T" M+ Y# w0 W( r  i' m' t/* make sure argc and argv are valid */
mov r1, #0

/* Let her rip */
" p. P- H4 |8 e4 r; y/ @/ M$ N* Ebl main


* W) L/ N1 s2 a; A! A
代码首先通过语句bl      __cpu_init Init_Uart跳转到UART.C文件中对串口进行初始化；通过语句bl XSmc_SramInit对NOR和SRAM存储器进行初始化，最后调用bl main跳转到我们的MAIN函数中开始执行用户的程序。
        这下我们就可以解释开始所提出的问题了，实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，其所用的波特率在xil-crt0.S文件的顶头被宏定义过，默认为115200BPS。如果我们要用其它的波特率的话，理论上来说在该处更改即可。为什么说理论上呢？因为在实际中更改此处是不行的，究其原因我认为是由于xil-crt0.S是系统生成，如果我们更改后不编译该文件那么自然不能更改波特率；如果编译该文件则EDK会自动从系统中重新拷一个xil-crt0.S文件到项目中， 这也就把我们更改过的文件覆盖了。所以，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

总结一下，其实ZYNQ中的ARM和我们平时所用的ARM启动方式上并没有任何差别，也是从中断向量表开始然后经过多次跳转最终调用用户程序的MAIN函数。用流程图表示如下所示：

总结如下：

实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

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  [  u5 W: k" E

daviddd

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